学术动态
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纪润佳等-CEE：北半球氧分层淡水环境趋磁细菌研究取得新认识2025-08-25基于以上科学问题，中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理学科中心地球与行星磁场及宜居性学科组的纪润佳博士后与林巍研究员、潘永信研究员等，对公开发表的来自北半球加拿大、芬兰、瑞士和瑞典等地的38个淡水湖泊、池塘和蓄水池的267个宏基因组数据进行了系统研究，分析了其中趋磁细菌的丰度、多样性和分布特征（图1）。这些样品覆盖水体的有氧-无氧过渡带，为深入认识淡水水体环境中的趋磁细菌提供了契机。 1. 研究背景地磁场作为地球重要的保护屏障，能够抵御太阳风和宇宙辐射的侵袭，保护地球大气圈、水圈和地表生物圈。地球上许多生物演化出了感知并利用地磁场进行导航的能力。其中，趋磁细菌是目前唯一已知具有感磁能力的原核生物。趋磁细菌通过在胞内形成纳米尺寸的磁铁矿（Fe3O4）或胶黄铁矿（Fe3S4）磁小体颗粒，并将这些颗粒排列成链状结构，从而获得沿地磁场方向运动的能力。这种特性有助于它们快速找到适合生存的微环境。磁小体的合成是受基因严格控制的，控制磁小体矿化的一系列基因在趋磁细菌基因组上排列成簇，称为磁小体基因... -
朱珂磊等-JGR：深海冷泉趋磁细菌的全球分布及生物地球化学意义2025-08-18中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员团队与青岛崂山实验室张鑫研究团队合作，通过宏基因组学、岩石磁学和电子显微技术，首次系统揭示了趋磁细菌在全球深海冷泉中的广泛分布及其驱动铁-硫-碳循环的关键作用，并在沉积物中留下生物磁小体化石，该研究为理解深海环境微生物地球化学过程和沉积物磁性来源提供了全新视角。 中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员团队与青岛崂山实验室张鑫研究团队合作，通过宏基因组学、岩石磁学和电子显微技术，首次系统揭示了趋磁细菌在全球深海冷泉中的广泛分布及其驱动铁-硫-碳循环的关键作用，并在沉积物中留下生物磁小体化石，该研究为理解深海环境微生物地球化学过程和沉积物磁性来源提供了全新视角。深海冷泉趋磁细菌及其参与元素循环模式图。在富甲烷冷泉沉积物中，趋磁细菌通过细胞内磁铁矿/胶黄铁矿实现沿地球磁场的定向游动，它们通过跨氧化-缺氧界面的铁/硫代谢，可能耦合厌氧甲烷氧化，促进碳酸盐沉淀和... -
李金华等-NC：嫦娥六号揭秘月球背面 “弱磁场-强磁性”之谜2025-07-07这一“弱环境磁场”与“强土壤磁性”的显著矛盾，构成了亟待破解的核心科学问题。为解开谜团，由中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员与潘永信院士领衔的研究团队，利用嫦娥六号取自SPA盆地的珍贵月壤样品，综合应用宏观磁学-多种显微学-微磁模拟等方法，精细区分了嫦娥六号月壤样品中不同类型铁磁性矿物的多种成因（内生成因、撞击成因等），厘清了铁磁性矿物的复杂组合及其独特的剩磁获取机制，为理解月球磁场演化、月壳磁异常和空间风化过程提供了关键约束。 嫦娥六号着陆的月球南极-艾特肯盆地（SPA）中心区域，以其异常微弱的地壳磁场信号而著称。然而，对其返回的月球土壤样品进行的磁学测量揭示了一个关键发现：与以往获取的月球正面样品（包括阿波罗、月球号及嫦娥五号任务样品）相比，嫦娥六号月壤展现出显著更高的磁化率与饱和磁化强度，其饱和剩磁（Mrs）值更是迄今所有返回月球样品中最高。这一“弱环境磁场”与“强土壤磁性”的显著矛盾，构成了亟待破解的核心科学问题。为解开谜团，由中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员与潘永信院士领衔的研究团队，利用嫦娥六号取自SPA... -
章敏等-JGR-SE：古地磁学及方解石U-Pb年代学对蓬莱滩剖面重磁化期次的约束2025-02-10针对碳酸盐岩重磁化期次这一关键科学问题，中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星磁场及宜居性团队章敏博士后和潘永信院士等人，联合南京大学、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、中国科学院南京地质古生物研究所和中国矿业大学（徐州）的研究人员开展深入合作研究。他们以广西蓬莱滩“金钉子”剖面瓜德鲁普统-乐平统之交碳酸盐岩为研究对象，系统开展了古地磁学、方解石U-Pb年代学、岩石磁学和电子显微学的综合研究，为揭示蓬莱滩剖面碳酸盐岩（重）磁化期次提供了新的科学依据和认识。 碳酸盐岩作为古地磁研究的重要载体，在大陆漂移理论和地球动力学演化研究中发挥着关键作用。然而，准确识别碳酸盐岩是否经历重磁化过程仍面临显著挑战。这一科学难题主要源于重磁化时间的不确定性，这种不确定性不仅制约了我们对关键地质历史时期地磁场行为特征的理解，也深刻影响了古地磁数据对古地理重建的精度。针对碳酸盐岩重磁化期次这一关键科学问题，中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星磁场及宜居性团队章敏博士后和潘永信院士等人，联合南京大学、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、中国科学院南京地质古生物研... -
蔡书慧等-SA：嫦娥五号玄武岩揭示20亿年前月球存在弱磁场2025-01-02谷立新，李晓光，沈中山，章敏，何况，祁锴贤，樊耘畅，董良，侯祎斐，石平原，刘双迟，苏菲，陈意，李秋立，李金华，Ross N. Mitchell，贺怀宇，李春来，潘永信，朱日祥. Persistent but weak magnetic field at the Moon's midstage revealed by Chang'e-5 basalt [J]. Science Advances, 2025, 11: eadp3333. DOI: 10.1126/sciadv.adp3333。研究受国家自然科学基金委 （42241101, 42388101, 42488201, 42030205）、中国科学院和研究所重点部署 （ZDBS-SSWJSC007-3, IGGCAS-202401）项目共同资助。 由发电机产生的月球磁场可以反映其内部结构及热状态，也能影响月表环境。因此，认识月球磁场的变化过程可以为理解月球演化历史提供重要约束。阿波罗时代至今的遥感数据和月表原位测量表明月球现在不存在类似地磁场的全球性偶极磁场，但阿波罗返回样品的古强度数据以及部分磁化的月壳（图1）指示月球可能曾有过发电机磁场。但是已有的现代月球古强度数据主要集中在30亿年前，30亿年后的阿波罗数据均来自于经历过强烈冲击改造的表土角砾岩，导致部分学者质疑其记录的磁场可能受撞击影响，且准确限定这些角砾岩的形成年龄比较困难。因此，... -
张朝群/牛笑光等-JGR: Planets：嫦娥五号返回月壤钛铁矿对太空风化作用的原子级结构响应2024-12-31研究成果发表于国际学术期刊JGR: Planets（张朝群#，牛笑光#，谷立新，唐旭，陈意，蔡昌润，戴砚超，李根，何宏平，潘永信，张志刚*，李金华*，Atomic-level structural responses of Chang'e-5 ilmenite to space weathering [J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 129, e2024JE008447）。研究受国家自然科学基金项目（42225402, 42241105, 42202265, 42241152）、中国博士后面上项目（2023M733479）、中国科学院重点部署项目（ZDBS-SSW-JSC007-13）和中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目（IGGCAS-202101, IGGCAS-... 太空风化研究聚焦于分析微陨石撞击、宇宙辐射、太阳风粒子轰击与天体表面物质的相互作用，揭示这些过程和机理对于理解月球及其他无大气天体的外动力演化至关重要。钛铁矿是月球玄武岩的主要含钛矿物，是月球上原位制备铁、钛金属和氧气的理想材料，也是最富氢和氦-3的矿物。然而，目前对月球钛铁矿的精细结构以及太空风化响应机制并不清楚。近期，中国科学院地质与地球物理研究所的李金华研究员团队与张志刚研究员团队合作，综合先进的电子显微学和热力学计算等手段，以嫦娥五号返回月壤样品为对象，从微纳尺度到原子水平上深入解析了... -
蔡书慧等-Nature：嫦娥六号玄武岩揭示28亿年前增强的月球发电机2024-12-19蔡书慧*，祁锴贤，杨赛红，房洁，石平原，沈中山，章敏，秦华峰，张驰，李晓光，陈芳芳，陈意，李金华，贺怀宇，邓成龙，李春来，潘永信，朱日祥. A reinforced lunar dynamo recorded by Chang'e-6 farside basalt [J]. Nature, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-08526-2.）。研究受国家自然科学基金委 （42241101, 42388101, 42488201）、中国科学院先导B（XDB 1180000, XDB 0710000）和研究所重点部署 （IGGCAS-202401） 项目共同资助。 月球发电机的演化过程对于揭示月球的内部结构、热历史以及表面环境具有重要意义。卫星观测和月表实测结果都显示现今月球没有全球偶极磁场，然而月壳存在大规模的磁化（图1），表明月球可能曾有过发电机磁场，或撞击磁场。对阿波罗返回样品的古地磁研究指示月球在42–35亿年存在一个相对活跃的发电机，强度可达几十微特；在约31亿年下降了一个数量级，维持在几微特的强度；在15–10亿年强度再次下降，并最终在距今10亿年后的某个时刻月球发电机完全停止。目前发表的月球古磁场强度数据主要集中在30亿年前，而月球磁场中晚期演化过程则缺... -
万娟等-CR：趋磁细菌的多样性与应用研究2024-12-19近日，中国科学院地质与地球物理研究所行星科学与前沿技术重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组的万娟特聘研究员、林巍研究员、潘永信研究员等，基于该团队多年来在趋磁细菌研究方面的工作，系统综述了国内外趋磁细菌多样性、磁小体生物矿化机制以及磁小体在医学和材料学等领域应用的最新进展，探讨了趋磁细菌未来的突破方向。 地磁场如何影响地球生命和宜居性是地球科学、生命科学、行星科学等共同关注的前沿问题。地球生命经过漫长的演化不仅适应了地磁场环境，许多生物还演化出主动利用地磁场的能力，趋磁细菌就是其中的典型代表。趋磁细菌可以在细胞内通过生物矿化作用形成磁小体，磁小体是由生物膜包裹的铁磁性纳米颗粒（Fe3O4或 Fe3S4），一般在细胞中成链状排列，像“指南针”一样赋予细菌沿地磁场定向导航的能力。趋磁细菌是认识生物感磁起源和演化的重要研究对象，对于理解生物感磁行为的机制、认识地球生命起源、探索地外生命等都具有重要意义。磁小体... -
申建勋等-NA：从蛇纹石到地外宜居环境2024-10-22近日，我所地球与行星物理学科中心地球与行星磁场及宜居性学科组的申建勋博士后与合作导师林巍研究员、潘永信研究员，联合我所岩石圈演化学科中心的刘传周研究员，基于近年来国内外在地球和地外天体上蛇纹石化过程研究中取得的最新进展，提出指示多种宜居环境要素的蛇纹石有望成为地外宜居环境和生命信号探测的突破口。 探寻地外宜居环境和生命信号是深空探测任务和行星科学研究的重要目标。我国国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）中的“宜居行星”主题就主要探索太阳系天体和系外行星的宜居性，并开展地外生命探寻。寻找地外宜居环境和生命信号中“探哪里”、“探什么”和“如何探”是当前天体生物学研究的前沿。此前，国际上曾陆续提出将“水”、“碳”、“氮”、“磷”或“能量”等不同生命宜居要素，作为着陆区和探测区的遴选标准。然而，随着探测技术和知识水平的不断进步，近年来逐渐意识到单一的宜居要素难以准确评估支持生命起源和生存... -
刘立等-mLife：柴达木盆地土壤微生物的临近空间极端环境暴露研究2024-09-27该研究分离培养的微生物也为未来空间生物学实验和地外环境模拟研究提供了菌株资源。研究成果发表于学术期刊mLife（刘立，康梦玲，王喆，申建勋，潘永信，林巍*. Perchlorate-tolerant bacterial strains isolated from the Mars-analog Qaidam Basin soils exposed to Earth's near space[J]. mLife, 2024. DOI: 10.1002/mlf2.12142.）。研究受中国科学院和国家自然科学基金委共同资助。 宜居环境与生命信号探测是火星探测任务的重要科学目标，地球上一些与火星类似的极端环境是展开火星天体生物学研究的理想实验区域。地球临近空间是海平面之上20～100公里高度的区域，其极端干燥、高辐射、低温、低气压、缺氧等综合极端环境条件可以类比现今火星的表面环境。研究生命在临近空间类火星极端环境中的生存和适应机制对于认识地球生命生存极限、界定宜居环境的理化边界条件、探寻火星生命信号、评估火星探测的行星保护政策等都具有重要意义。中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室刘立博士后与合作导师林...
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